染色体畸变A学习.pptx
染色单体染色单体次缢痕次缢痕短臂短臂（p）长臂长臂（q）随体随体异染色质区异染色质区主缢痕（初级缢痕）主缢痕（初级缢痕）常染色质区常染色质区次缢痕次缢痕是指原缢痕以外的缢痕，核仁缢痕与核仁的形成有关。其他的次缢痕称是指原缢痕以外的缢痕，核仁缢痕与核仁的形成有关。其他的次缢痕称为伸缩性缢痕、小缢痕等，这些主要在前期到前中期出现，一般认为是染色质为伸缩性缢痕、小缢痕等，这些主要在前期到前中期出现，一般认为是染色质缓慢凝缩的部分。缓慢凝缩的部分。随体随体是染色体的核型分析是染色体的核型分析的重要指标的重要指标第1页/共64页第2页/共64页3染色体变异：染色体变异：染色体形态、结构和数目变化必将导致细胞内基因组成及其排列顺序变染色体形态、结构和数目变化必将导致细胞内基因组成及其排列顺序变化。化。结构变异结构变异(Structural ChangeStructural Change)染色体重排染色体重排(rearrangement).(rearrangement).数目变异数目变异(Numerical Change).(Numerical Change).第3页/共64页4本章主要内容本章主要内容7.1 7.1 染色体结构变异染色体结构变异 缺失缺失重复重复倒位倒位易位易位染色体结构变异的机制染色体结构变异的机制转座因子与染色体结构变异转座因子与染色体结构变异整倍体整倍体非整倍体非整倍体人类常见染色体数目变异人类常见染色体数目变异染色体组染色体组7.2 7.2 染色体数目变异染色体数目变异 单倍体单倍体多倍体多倍体亚倍体亚倍体超倍体超倍体重点掌握各变异的重点掌握各变异的类型、机制、识别类型、机制、识别特征、遗传效应特征、遗传效应第4页/共64页57.17.1 染色体结构变异Chromosomal Structural ChangeChromosomal Structural Change(结构变异的形式结构变异的形式)一、缺失一、缺失(deficiency)(deficiency)二、重复二、重复(duplication)(duplication)三、倒位三、倒位(inversion)(inversion)四、易位四、易位(translocation)(translocation)最早在黑腹果蝇中发现最早在黑腹果蝇中发现第5页/共64页6多色荧光可检测染色体结构的改变多色荧光可检测染色体结构的改变多色荧光可检测染色体结构的改变多色荧光可检测染色体结构的改变第6页/共64页7结构变异的形成：断裂结构变异的形成：断裂重接重接使染色体产生折断的因素：自然：温度剧变、营养生理条件异常、遗传因素等；自然：温度剧变、营养生理条件异常、遗传因素等；人为：物理射线与化学药剂处理等。人为：物理射线与化学药剂处理等。染色体折断的结果：正确重接：重新愈合，恢复原状；正确重接：重新愈合，恢复原状；错误重接：产生结构变异；错误重接：产生结构变异；保持断头：产生结构变异。保持断头：产生结构变异。结构变异的基本类型：缺失、重复、倒位、易位。类型、形成与特点；类型、形成与特点；细胞学特征与鉴定；细胞学特征与鉴定；遗传效应。遗传效应。第7页/共64页8该部分相关术语：该部分相关术语：缺失杂合体缺失杂合体缺失纯合体缺失纯合体中间缺失中间缺失末端缺失末端缺失染色体上部分片段的丢失。染色体上部分片段的丢失。原因：断裂后没有重接。原因：断裂后没有重接。一、一、缺失缺失(deficiency)(deficiency)第8页/共64页9一次断裂后没重接，无着丝粒片段丢失。一次断裂后没重接，无着丝粒片段丢失。（1 1）末端缺失）末端缺失（terminal deletionterminal deletion）1.1.缺失的类型缺失的类型该类型较少见该类型较少见第9页/共64页环状染色体（环状染色体（ring chromosome，r）同一条染色体双末端缺失形成环状染色体同一条染色体双末端缺失形成环状染色体第10页/共64页双着丝粒染色体双着丝粒染色体(dicentric chromosome,dic)断裂融合桥断裂融合桥：双着丝粒染色体分裂后期，由于纺垂丝牵引，引起染色体桥不同部位：双着丝粒染色体分裂后期，由于纺垂丝牵引，引起染色体桥不同部位断裂。断裂。两条染色体末端缺失形成双着丝粒染色体两条染色体末端缺失形成双着丝粒染色体端粒功能失调与染端粒功能失调与染色体断裂色体断裂-融合融合-桥桥周期在周期在头颈部鳞状头颈部鳞状细胞癌细胞癌的研究表明，的研究表明，出现融合桥的细胞出现融合桥的细胞占占2222。第11页/共64页12（2 2）中间缺失中间缺失（intercalary intercalary deletiondeletion）两次断裂后两个断点重接，两次断裂后两个断点重接，无着丝粒的中间片段丢失无着丝粒的中间片段丢失。该类型常见该类型常见第12页/共64页13缺失环缺失环（deletion loopdeletion loop）中间缺失后，减数分裂联会的时候能形成缺失环（中间缺失后，减数分裂联会的时候能形成缺失环（互补环互补环）。）。为何出现缺失环？为何出现缺失环？第13页/共64页14减数分裂联会时的缺失减数分裂联会时的缺失环环果蝇唾腺染色体的缺失圈果蝇唾腺染色体的缺失圈第14页/共64页152.2.缺失的遗传效应缺失的遗传效应（1 1）致死）致死缺失的片段太大，或同源染色体都发生缺失的片段太大，或同源染色体都发生了缺失，往往造成无法存活。了缺失，往往造成无法存活。（2 2）异常表型）异常表型小片段的缺失虽不致死，但造成表型异常。小片段的缺失虽不致死，但造成表型异常。例如人类的例如人类的猫叫综合征猫叫综合征（cat cry syndrome/cri-du-chat syndrome）1963年年Jerome LeJeune首先报道此病。首先报道此病。第15页/共64页16哭声像猫叫，智力底下，发育迟缓，小头，满月哭声像猫叫，智力底下，发育迟缓，小头，满月形脸，眼距宽，耳位底，常伴有先天性心脏病。形脸，眼距宽，耳位底，常伴有先天性心脏病。19641964年证实是第年证实是第5 5号染色体短臂部分缺失。号染色体短臂部分缺失。概率五万分之一概率五万分之一第16页/共64页17（3 3）拟显性（）拟显性（pseudo-dominantpseudo-dominant）一条染色体上的显性基因缺失，导致同源染色一条染色体上的显性基因缺失，导致同源染色体上的隐性等位基因（非致死）表现效应。体上的隐性等位基因（非致死）表现效应。Aaa表现表现A A的性状的性状表现表现a a的性状的性状第17页/共64页18缺失的遗传效应缺失的遗传效应缺失区段上基因丢失导致：缺失区段上基因丢失导致：基因所决定、控制的生物功基因所决定、控制的生物功能丧失或异常；能丧失或异常；基因间相互作用关系破坏；基因间相互作用关系破坏；基因排列位置关系改变。基因排列位置关系改变。缺失对生物个体危害程度的缺失对生物个体危害程度的影响因素：影响因素：缺失区段的大小；缺失区段的大小；缺失区段所含基因的多少；缺失区段所含基因的多少；缺失基因的重要程度；缺失基因的重要程度；染色体倍性水平。染色体倍性水平。缺失纯合体：缺失纯合体：致死或半致死。致死或半致死。缺失杂合体：缺失杂合体：缺失区段较长时，生活缺失区段较长时，生活力差、配子力差、配子(尤其是花尤其是花粉粉)败育或竞争不过正败育或竞争不过正常配子；常配子；缺失区段较小时，可能缺失区段较小时，可能会造成假显性现象或其会造成假显性现象或其它异常现象。它异常现象。第18页/共64页193.3.缺失的应用缺失的应用常用来研究基因的功能、调控元件的部位、常用来研究基因的功能、调控元件的部位、蛋白质的结合位点等。蛋白质的结合位点等。例如寻找例如寻找E.coliE.coli的复制起始区。的复制起始区。第19页/共64页204 4 缺失的细胞学鉴定缺失的细胞学鉴定无着丝粒断片无着丝粒断片:最初发生缺失的细胞在分裂时可见无着丝粒断片。最初发生缺失的细胞在分裂时可见无着丝粒断片。缺失环缺失环(环形或瘤形突出环形或瘤形突出)；中间缺失杂合体偶线期和粗线期出现；中间缺失杂合体偶线期和粗线期出现；二价体末端突出二价体末端突出:顶端缺失杂合体粗线期、双线期，交叉未完全端化的顶端缺失杂合体粗线期、双线期，交叉未完全端化的二价体末端不等长。二价体末端不等长。注意：注意：较小的缺失往往并不表现出明显的细胞学特征；较小的缺失往往并不表现出明显的细胞学特征；缺失纯合体减数分裂过程也不表现明显的细胞学特征。缺失纯合体减数分裂过程也不表现明显的细胞学特征。第20页/共64页21二、重复(duplication)(duplication)重复：重复：一条染色体上某部分出现一条染色体上某部分出现两份两份或两份以上。或两份以上。该部分相关术语：该部分相关术语：重复染色体；重复染色体；重复杂合体重复杂合体(duplication heterozygote)duplication heterozygote)；重复纯合体重复纯合体(duplication homozygote)duplication homozygote)。第21页/共64页221.1.重复的类型重复的类型（1 1）顺接重复）顺接重复（tandem duplicationtandem duplication）重复的片段上的基因顺序与原先相同。重复的片段上的基因顺序与原先相同。ABCDEABCDECD顺接重复顺接重复第22页/共64页23（2 2）反接重复（）反接重复（reverse reverse duplicationduplication）重复的片段上的基因顺序与原先相反。重复的片段上的基因顺序与原先相反。ABCDEABCDECD反接重复反接重复第23页/共64页24（3 3 3 3）替位重复（）替位重复（）替位重复（）替位重复（dispalced duplicationdispalced duplicationdispalced duplicationdispalced duplication）重复区段出现在其它染色体上。重复区段出现在其它染色体上。RSTUVABCDEDC替位重复替位重复第24页/共64页252.2.重复产生的原因重复产生的原因主要是由于染色体不等交换（主要是由于染色体不等交换（unequal exchangeunequal exchange）造成的。造成的。第25页/共64页26（1 1）多拷贝基因（）多拷贝基因（gene redundancygene redundancy）如：如：rRNArRNA基因基因单个基因不足以满单个基因不足以满足细胞代谢的需要。足细胞代谢的需要。E.coliE.coli:5-10 copies;:5-10 copies;DroshophilaDroshophila:130 copies:130 copies3.3.重复的遗传效应重复的遗传效应第26页/共64页27（2 2）异常的表型效应）异常的表型效应如：果蝇的如：果蝇的Bar eyeBar eye（X-X-连锁显性）连锁显性）19201920年，年，Alfred H.SturtventAlfred H.Sturtvent和和Thomas H.MorganThomas H.Morgan发现了这种突变。发现了这种突变。表型与基因型表型与基因型正常野生型：正常野生型：复眼椭圆形，由约复眼椭圆形，由约800800小眼构成。小眼构成。B B+/B/B+纯合体纯合体Bar眼：眼：B/B长棒状，由约长棒状，由约70小眼组成。小眼组成。第27页/共64页28 Bar Bar眼的原眼的原因因1010年后年后,Calvin Bridges,Calvin Bridges和和Herman J.MullerHerman J.Muller比比较野生型和较野生型和BarBar眼果蝇的多线染色体，发现眼果蝇的多线染色体，发现BarBar眼眼是由于是由于16A16A区重复区重复造成的。造成的。第28页/共64页29重度榜眼重度榜眼纯合榜眼纯合榜眼杂合榜眼杂合榜眼纯合正常纯合正常异常行为？异常行为？第29页/共64页30（3 3）重复在进化中的作）重复在进化中的作用用重复是新基因的产生的关键。重复是新基因的产生的关键。19701970年，年，Susumo OhnoSusumo Ohno在他的专著在他的专著Evolution by Gene DuplicationEvolution by Gene Duplication中提出：中提出：如：（肌钙蛋白）如：（肌钙蛋白）基因家族（基因家族（gene familygene family）中某些成员的产生。）中某些成员的产生。第30页/共64页31大鼠的两种肌钙蛋白第31页/共64页32大鼠的两种肌钙蛋白W、X、Z三外显子基因序列重复第32页/共64页334.4.重复的细胞学鉴定重复的细胞学鉴定重复圈重复圈(重复区段联会时被排挤重复区段联会时被排挤)；染色体末端不配对突出；染色体末端不配对突出；若为重复纯合体，则形成的二价体比正常的长。若为重复纯合体，则形成的二价体比正常的长。注意：注意：1.1.重复圈与缺失圈的区分；重复圈与缺失圈的区分；2.2.当重复区段很短；当重复区段很短；3.3.重复纯合体。重复纯合体。第33页/共64页345.5.重复的遗传效应重复的遗传效应重复对个体综合表现的影响：重复区段内的基因重复，影响基因间的平衡关系；重复区段内的基因重复，影响基因间的平衡关系；会影响个体的生活力会影响个体的生活力(影响的程度与重复区段的大小有关影响的程度与重复区段的大小有关)。剂量效应(dosage effect)：果蝇眼色遗传的剂量效应，红色果蝇眼色遗传的剂量效应，红色(V(V+)对朱红对朱红(V)(V)为显性为显性；杂合体杂合体(V V+V)V)表现为红色表现为红色；但但(V V+VV)VV)的表现型却为朱红色的表现型却为朱红色。位置效应(position effect)：果蝇眼面大小遗传的位置效应果蝇眼面大小遗传的位置效应；位置效应的意义位置效应的意义。第34页/共64页35三、倒位(inversion)(inversion)倒位倒位指一条染色体同时发生两次断裂，指一条染色体同时发生两次断裂，其断片位置发生颠倒后再重接。其断片位置发生颠倒后再重接。第35页/共64页36三、倒位(inversion)(inversion)1.倒位的类别 臂内倒位(paracentric inversion)；臂间倒位(pericentic inversion)。相关术语倒位染色体倒位杂合体(inversion heterozygote)倒位纯合体(inversion homozygote)第36页/共64页371234567123456756565656565665臂内倒位（臂内倒位（paracentric inversion）第37页/共64页381234567123456734124356734343434臂间倒位（臂间倒位（pericentric inversion）臂内倒位与臂间倒位的区别：倒位区段内含不臂内倒位与臂间倒位的区别：倒位区段内含不含着丝粒。含着丝粒。第38页/共64页392.2.倒位的形成倒位的形成同一条染色体内的同一条染色体内的交叉、切割与重接交叉、切割与重接第39页/共64页403.3.倒位的细胞学鉴定倒位的细胞学鉴定倒位杂合体减数分裂前期 倒位区段过长倒位区段过长 倒位区段较短时倒位区段较短时倒位圈倒位圈臂内倒位杂合体 后期后期 I I 桥桥和染色体断片和染色体断片倒位圈内的交换 臂间倒位臂间倒位 臂内倒位臂内倒位注意：区分倒位圈与缺失、重复圈的结构差异区分倒位圈与缺失、重复圈的结构差异 倒位纯合体无明显细胞学特征倒位纯合体无明显细胞学特征第40页/共64页41倒位杂合体的联会倒位杂合体的联会倒位圈是倒位圈是2 2条同源染色体同时突出形成的，条同源染色体同时突出形成的，与缺失圈、重复圈不同。与缺失圈、重复圈不同。第41页/共64页42臂内倒位杂合体的交换臂内倒位杂合体的交换双着丝粒桥双着丝粒桥随机断裂随机断裂第42页/共64页43臂内倒位形成的臂内倒位形成的“后期后期 I I 桥桥”第43页/共64页44臂间倒位的倒位圈臂间倒位的倒位圈第44页/共64页45臂间倒位杂合体的交换臂间倒位杂合体的交换第45页/共64页464.4.倒位的遗传效应倒位的遗传效应（1）倒位改变了基因在染色体上的排列：基因间距离关系发生改变；基因间距离关系发生改变；可能引起倒位区段基因的位置效应；可能引起倒位区段基因的位置效应；倒位杂合体的基因间交换值降低：倒位杂合体的基因间交换值降低：倒位圈的结构影响联会复合体的正常形成；倒位圈的结构影响联会复合体的正常形成；第46页/共64页474.4.倒位的遗传效应倒位的遗传效应 （2）倒位杂合体的部分不育现象：倒位圈内发生交换后，产生的交换型配子倒位圈内发生交换后，产生的交换型配子(50%)(50%)含重复缺失染色单体，这类配子是不含重复缺失染色单体，这类配子是不育的育的;只有部分孢母细胞在减数分裂时倒位圈内会发生非姊妹染色单体间的交换；只有部分孢母细胞在减数分裂时倒位圈内会发生非姊妹染色单体间的交换；倒位点可以当作一个显性基因位点看待，其性状表现就是倒位杂合体部分不育。倒位点可以当作一个显性基因位点看待，其性状表现就是倒位杂合体部分不育。（3）倒位是物种进化的重要因素之一。倒位可能导致新物种的产生。倒位可能导致新物种的产生。第47页/共64页48四、易位(translocation)(translocation)1.易位的类别 相互易位(reciprocal translocation)简单易位(simple translocation)(转移)整臂易位（whole-arm translocation）相关术语易位染色体易位杂合体(translocation heterozygote)易位纯合体(translocation homozygote)易位：易位：染色体上的断片位置发生了变化。染色体上的断片位置发生了变化。第48页/共64页49RAB1234567RAB12345677B相互易位（相互易位（reciprocal translocation）非同源染色体之间相互交换了染色体片段。非同源染色体之间相互交换了染色体片段。第49页/共64页50荧光标记后荧光标记后相互易位相互易位的证据的证据第50页/共64页51一条染色体的片段转移到另一条染色体上。一条染色体的片段转移到另一条染色体上。单向易位（简单易位）单向易位（简单易位）共需几次断裂共需几次断裂？第51页/共64页52整臂易位（整臂易位（whole-arm translocation）两条非同源染色体之间整个臂之间的易位，结果两条非同源染色体之间整个臂之间的易位，结果产生产生2 2个不同的新染色体。其中一种特殊形式称为个不同的新染色体。其中一种特殊形式称为罗伯逊易位罗伯逊易位（Robertsonian translocationRobertsonian translocation）第52页/共64页RAB123RRAB123RRRABABABABABBA罗伯逊易位罗伯逊易位（Robertsonian translocation）发生于发生于近端着丝粒染色体近端着丝粒染色体之间的特殊易位方式。之间的特殊易位方式。短臂粘接成一条小染色体（往往丢失）短臂粘接成一条小染色体（往往丢失）着丝粒融合是动物核型进化的普遍形式。着丝粒融合是动物核型进化的普遍形式。第53页/共64页542.易位产生的原因染色体断裂后交换重接。染色体断裂后交换重接。第54页/共64页553.3.易位的细胞学鉴定易位纯合体与简单易位易位纯合体与简单易位相互易位杂合体：相互易位杂合体：粗线期形成罕见的十字形配对细胞学图终变期的四体环或四体链十字形配对结构发生交叉端化后所形成的大环结构(常用4表示)，或链状结构(用C4表示)中期I的8字形或圆环形十字形配对结构的交替式和相邻式分离第55页/共64页56易位杂合体粗线期十字形配对第56页/共64页57易位杂合体的联会和分离邻近分离邻近分离交替分离交替分离第57页/共64页584.易位的遗传学效应（1）导致基因异常表达）导致基因异常表达慢性粒细胞白血病（慢性粒细胞白血病（CML）的）的费城染色体费城染色体（Ph染色体）染色体），是，是9和和22号染色体易位后形号染色体易位后形成的小染色体。医院诊断慢性骨髓性白血病成的小染色体。医院诊断慢性骨髓性白血病的特异性标志染色体。的特异性标志染色体。导致导致bcr-abl 基因融合。基因融合。甚至激活癌基因。甚至激活癌基因。第58页/共64页59费费城城染染色色体体第59页/共64页60Burkitts 淋巴瘤(lymphoma)Burkitts 淋巴瘤中淋巴瘤中8和和14易位使易位使c-myc 基因被置于抗体基因的增强子附近。基因被置于抗体基因的增强子附近。第60页/共64页61第61页/共64页62（2 2）假连锁现象：）假连锁现象：两对染色体上原来不连锁的基因，若靠近易位结合点，两对染色体上原来不连锁的基因，若靠近易位结合点，则使原来基因的组合受限制，出现假连锁。则使原来基因的组合受限制，出现假连锁。（3 3）连锁关系改变：）连锁关系改变：一般易位基因总量不变，而引起连锁关系变化，一般易位基因总量不变，而引起连锁关系变化，基因间连锁关系和位置效应变化，基因重基因间连锁关系和位置效应变化，基因重组值降低，十字形结构影响联会复合体中交换的正常形成。组值降低，十字形结构影响联会复合体中交换的正常形成。（4 4）易位与生物进化和新物种形成）易位与生物进化和新物种形成 相互易位纯合体可以保存形成的新的连锁群关系相互易位纯合体可以保存形成的新的连锁群关系易位可能导致染色体融合，引起染色体数目变异易位可能导致染色体融合，引起染色体数目变异4.易位的遗传学效应第62页/共64页THANK YOU!第63页/共64页64感谢您的观看。第64页/共64页
